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熱管定義及其優(yōu)越性
2016-01-19 15:47:31
1.     熱管定義及熱管原理
熱管(heat pipe),按較精確的定義,應稱(chēng)之謂“封閉兩相傳熱系統”,即在一個(gè)封閉的體系內,依*流體的相態(tài)變化(液相變?yōu)槠嗷蚱嘧優(yōu)橐合啵﹣?lái)傳遞熱量的裝置。眾所周知,當某種介質(zhì)由液相變?yōu)槠啵ㄈ缢舭l(fā)或沸騰)時(shí),會(huì )吸收熱量;而當介質(zhì)由汽相變?yōu)橐合啵ㄈ缯羝哪Y)時(shí),會(huì )放出熱量。將這兩種過(guò)程巧妙地結合在一起,并置于封閉的容器內,就構成了一個(gè)先進(jìn)的傳熱元件---熱管了。熱管的典型結構如圖1所示。一個(gè)園筒狀的容器,內部襯以多孔性的材料,將容器內部抽成某種程度的真空,然后注入一定量的液體(介質(zhì))并將容器密封起來(lái)。這樣,一支熱管就做成了。
圖1 熱管的典型結構和工作原理 
如果將熱管的一端加熱,另一端冷卻,中間用隔板或絕熱材料將二者分開(kāi),這樣,熱管內部將開(kāi)始兩相傳熱過(guò)程。加熱段的介質(zhì)會(huì )沸騰或蒸發(fā),吸收汽化潛熱,由液體變?yōu)檎羝。產(chǎn)生的蒸汽在管內一定壓差的作用下,流動(dòng)到冷卻段,蒸汽遇到冷的壁面會(huì )凝結成液體,同時(shí)放出汽化潛熱,通過(guò)管壁傳給外面的冷源。冷凝下來(lái)的液體依*管內壁的多孔材料所產(chǎn)生的毛細管力再回流到加熱段,重新開(kāi)始蒸發(fā)吸熱過(guò)程。這樣,通過(guò)管內介質(zhì)的連續相變,完成了熱量的連續轉移。
當熱管在地面上應用時(shí),可以讓重力來(lái)幫助凝液回流,這時(shí),就不需要管內吸液芯了,只要將熱管傾斜放置或垂直放置,讓加熱段在下方,冷卻段在上方就可以了。這樣的熱管叫重力輔助熱管或重力熱管。下面講述的熱管換熱器,絕大部分用的都是重力熱管。
2.     熱管的優(yōu)越性
傳熱性能優(yōu)越。由于管內是高效的相變傳熱,其相當導熱系數是銅的幾十倍,甚至幾百倍,故有超導熱體之稱(chēng)。如果將一支熱管和一支同樣尺寸的銅棒同時(shí)插入80—90度的熱水中,在最初的時(shí)刻,如果您敢用手摸一下銅棒,您卻不敢觸摸燙手的熱管,因為熱管具有良好的等溫性,熱管上部的溫度幾乎與熱水相同。每支熱管都是一個(gè)獨立的傳熱元件,可做成不同的形狀和結構,適用于不同的應用場(chǎng)合。熱管的加熱段和冷卻段,都是管外換熱,容易處理?yè)Q熱面的積灰和腐蝕。 通過(guò)改變介質(zhì)和管材,可用于不同溫度下的傳熱。此外熱管還具有安裝、拆卸、更換、維護方便等優(yōu)點(diǎn)。
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